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研究员开发用于高分辨率多材料3D打印的水凝胶

来源：narkii 浏览数：
责任编辑：六月芳菲时间：2018-06-05 09:50

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[导读]研究人员开发了一系列高伸缩性和可紫外线固化的水凝胶，其可拉伸高达1300％并适用于基于UV固化的3D打印技术。

来自新加坡科技与设计大学（SUTD）数字化制造与设计（DMAND）中心和耶路撒冷希伯来大学（HUJI）的研究人员开发了一系列高伸缩性和可紫外线固化的水凝胶，其可拉伸高达1300％并适用于基于UV固化的3D打印技术。

图片由Qi（Kevin）Ge提供

水凝胶，能够保留大量水的聚合物链的亲水性网络已广泛用于各种应用。最近，高度可拉伸的水凝胶也被用于软机器人领域，透明触摸面板和其他需要大变形的应用领域。

然而，传统的制造方法主要依赖于模制和铸造，由于几何复杂性有限和制造分辨率较低，限制了应用范围。随着近年来3D打印技术的快速发展，人们也尝试过使用3D打印来制作复杂几何形状的水凝胶结构，包括血管网络，多孔支架，半月板替代物等。尽管如此，现有的3D打印水凝胶不具有高打印分辨率，高几何复杂性以及高拉伸性，这使得它们不适用于许多应用。

为了制备用于高分辨率DLP基3D打印的高度拉伸和紫外线固化水凝胶，研究人员提出了一种水凝胶溶液，将自研发的高效水溶性TPO纳米粒子作为光引发剂与基于丙烯酰胺-PEGDA（AP）的水凝胶前体。 TPO纳米粒子使得AP水凝胶可UV固化，并且因此与基于DLP的3D打印技术相兼容，用于制造具有高分辨率和高保真度的复杂水凝胶3D结构。

“我们已经开发出世界上最具可拉伸性的3D打印水凝胶样品，”来自SUTD科学与数学集团的助理教授Qi（Kevin）Ge说，他是该项目的共同领导人之一。据研究人员介绍，3D打印的水凝胶样品可以拉伸高达1300％。同时，这些水凝胶与基于数字光处理的3D打印技术的兼容性使研究人员能够制造分辨率高达7μm和复杂几何形状的水凝胶3D结构。

3D打印的可拉伸水凝胶具有出色的生物相容性，已被用于直接3D打印生物结构和组织。 AP水凝胶的高光学清晰度提供了3D打印隐形眼镜的可能性。更重要的是，AP水凝胶能够与商业3D打印弹性体形成强大的界面结合，从而使研究人员能够直接3D打印水凝胶 - 弹性体混合结构，如柔性电子板和印刷在弹性体基质上的导电水凝胶电路。

“总体而言，我们相信高度拉伸和紫外线固化水凝胶以及基于UV固化的3D打印技术将显着提高生物结构和组织，隐形眼镜，柔性电子产品和许多其他应用的制造能力，”Shlomo Magdassi教授说。谁是HUJI这个项目的共同领导者。

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